Инженерная деятельность как направление развития дополнительного образования в школе

В статье рассматривается актуальность внедрения инженерного содержания в поле дополнительного образования в школах и специализированных организациях.

Автор указывает на важность данного направления деятельности в виду грядущей смены технологического уклада и высокого спроса на инженерные кадры в стране и мире. Приведен опыт внедрения программы «КБ-830» в ГБОУ Школа № 830 и сформулированы 12 принципов, необходимых для эффективной реализации подобных программ. Предложено сжатое описание позитивных эффектов для развития ребенка при осуществлении подобных программ в онлайн-режиме. Статья адресована педагогам дополнительного образования, преподавателям, студентам педагогических, технических вузов.

Л.Э. Крейндлин,
педагог дополнительного образования,
кандидат технических наук,
изобретатель СССР и РФ
ГБОУ Школа № 830
Москва

Если мы принимаем людей такими, какие они есть, мы делаем их хуже. Если же мы относимся к ним так, как будто они таковы, какими им следует быть, мы помогаем им стать такими, какими они в состоянии стать.

Иоганн Вольфганг Гёте, немецкий поэт, государственный деятель, мыслитель и естествоиспытатель.

Использование колоссальных возможностей технологической революции, реализованное в других странах, невозможно с учетом скорости изменений, только путем применения готовых решений, путем приобретения готовых технологий и внедрения их в различные сферы жизни. Необходимо создать условия и практические возможности для широкого вовлечения людей в процессы инновации: придумывания, разработки и распространения новых методов и продуктов, востребованных рынком.

По совокупности факторов, определяющих активное участие в формировании новых технологических изменений, наиболее близкой по направленности и содержанию к понятию «технологическое изменение», является инженерная деятельность. Кроме того, результаты инженерной деятельности используются в широком спектре сфер человеческой деятельности (техника, медицина, ЖКХ, быт, коммуникации).

«В мире сегодня накапливается громадный технологический потенциал, который позволяет совершить настоящий рывок в повышении качества жизни людей, в модернизации экономики, инфраструктуры и государственного управления. Насколько эффективно мы сможем использовать колоссальные возможности технологической революции, как ответить на ee вызов, зависит только от нас» [12]. По нашему мнению, это означает, что формирование качеств, присущих инженеру как субъекту инженерной деятельности, может стать целью для формирования ряда практико-ориентированных программ дополнительного образования детей. Наиболее комфортным видится введение инженерной деятельности через организацию дополнительного образования на базе школ.

Для понимания содержания инженерной деятельности в дополнительном образовании на базе школы рассмотрим базовые понятия: «инженер» и «инженерная деятельность». Изначально слово «инженер» означало «искусный, умелый, изобретательный человек». За свою многовековую историю понятие «инженер» приобретало разные содержания. В зависимости от рода занятий: геометр, механик, строитель, оружейник. В наше время инженер — это человек, придумывающий и создающий продукты, востребованные рынком, продвигающий их и ощущающий себя его участником. Такому специалисту необходимо сочетать искусность, изобретательность, выдумку, знания, мастерство и ряд прикладных умений. И что наиболее важно — новаторство.

«Скорость технологических изменений нарастает стремительно, идет резко вверх. Тот, кто использует эту технологическую волну, вырвется далеко вперед. Технологическое отставание, зависимость означают снижение безопасности и экономических возможностей страны…» [12].

Важными особенностями инженерной деятельности (во взрослой жизни) являются:

• необходимость поиска и решения новых практических задач, они обусловлены назначением инженера, ибо инженер — это новатор.
• необходимость решения новых теоретических задач; решение новых практических задач зачастую не может быть осуществлено из-за отсутствия способов, алгоритмов, формул, теорий решения, адекватных поставленной задаче.
• постоянная необходимость приобретения знаний; она обусловлена развитием разнообразных человеческих потребностей, стремительными изменениями в мире.
• конкретное применение при решении реальных задач, для которого и необходимо приобрести ту или иную компетенцию (наглядно-образное мышление и воображение, умение работать в команде, минимизация времени от идеи до продукта, т.е. сроки разработки и выпуска продукции, самостоятельность).

По нашему мнению, человек при занятиях инженерной деятельностью может быть в двух основных ипостасях:

1. Он получает задачи и решает их в рамках подчиненности, возвращая решение задачи тому, кто ее ему поручил. Этот человек — специалист, сочетающий в себе в лучшем случае: искусность, разработку, изобретательность, выдумку, знания, мастерство, умение
2. Постоянно ищет, придумывает задачи «с целью удовлетворения разнообразных жизненных человеческих потребностей». Самостоятельно решает их, организует решение, создает продукт и выходит с ним на рынок (инновация).

Массовость «низовых инноваций», которая может способствовать процветанию государства [13] не может быть достигнута только способными, одаренными, успешными, отличниками, вышедшими из школ, колледжей, техникумов, вузов. Их попросту на все не хватит!

В школе ГБОУ Школа № 830 создана «социальная среда» [1; 10], методическое обеспечение и практические возможности, позволяющие любому ребенку заниматься инженерным делом. Особенностью этой социальной среды является свободная, неформальная по стилю организация образования, и метапредметное обучение. Инженерное дело, которое оказывается выбранной ребенком деятельностью при записи на занятия, с одной стороны, привлекательно для широкого круга детей различного возраста, с другой стороны, востребовано в различных областях взрослой жизни. Практической реализацией социальной среды является Конструкторское бюро ГБОУ Школы № 830 («КБ-830»), в помещении которого в едином неразделенном пространстве можно заниматься механикой, авиамоделированием, электроникой, робототехникой, биологией, дизайном. Суть занятий в «КБ-830» заключается в разработке изделий, продуктов, обладающих определенными качествами, заранее оговоренными с ребенком при составлении технического задания.

Инженерная деятельности «КБ-830» основана на следующем понимании понятия «инженер»: инженер — это человек, создающий новые материальные (от тапочек, компьютеров до тракторов, ракет) и (или) идеальные умозрительные продукты (идеи, теории, алгоритмы, методы, способы, программы, игры, бизнес), востребованные разнообразными жизненными потребностями, рынком.

В КБ 830 понятие «новые продукты» понимаются как новые для самого ребенка. Хотя это не исключает вероятности открытия ребенком чего-то, что окажется новым и в широком понимании.

В деятельности «КБ-830» минимизирована формальность. При организации инженерной деятельности используются возможности, предоставляемые неформальным образованием:

• необходимость (обязательность) выполнения работы во взрослом возрасте естественным образом замещается в детском возрасте любопытством и собственным интересом;
• ребенок воспринимает себя как взрослый («исполнитель», «работник», «сотрудник») — реальный субъект деятельности;
• добровольность и свободный выбор объема и темпа освоения образовательной программы, ее содержания, проявляются при нахождении ребенком «своего интереса» к той или иной теме из множества предложенных педагогом [2][4].

Такой подход предоставляет ребенку возможность чувствовать себя в «КБ-830» комфортно, пройти через разнообразие предоставленных возможностей к формированию кругозора, через практические действия ознакомиться со множеством профессий: электроника, механика, программиста, разработчика, инноватора (стартапера), педагога, предпринимателя. При этом ребенок получает метапредметные навыки и предметные знания в разных областях: авиация, биология, медицина, спорт, история, военное дело, география, физика, математика, иностранные языки, юриспруденция.

Границы формального и неформального образования активно пересекаются как в рамках школьного (основного) образования, так и в рамках дополнительного образования детей (ДОД) [4]. Например, происходящее в процессе подобного обучения социальное самоопределение детей и молодежи приводит к осознанному выбору профессии [9].

«Среди экономистов в последнее время пользуется популярностью теория развития через смену технологических укладов. Сообразно с ней Россия, за исключением отдельных анклавов, функционирует на уровне четверного технологического уклада, тогда как лидеры в разработке новых технологий вступили в фазу шестого уклада, а на повестке дня стоит вопрос о переходе в фазу седьмого уклада. Думаю, что не стоит удивляться тому, что школа перестала быть в этих условиях главным фактором влияния на подростков, Следовательно, эффективной в условиях трансформаций может быть только опережающая педагогика» [3].

Важным фактором педагогической составляющей КБ 830 является метапредметность. Автор согласен с Е.В. Зябкиной и Е.И. Кристининой в том, что «учитель выступает сегодня не только как информатор, источник специальных знаний, но и как организатор такой среды обучения и воспитания, которая является доминирующим фактором развития личности ребенка, так называемое метапредметное обучение. Метапредметный подход заложен в основу новых стандартов обучения в школе. Однако, многие педагоги еще далеки от понимания сути метапредметного обучения, того, как можно применять метапредметный подход на уроках и занятиях. Метапредметные технологии были созданы для того, чтобы начать культивировать новый тип сознания у обучающегося, и педагога, который не зажат рамками узкого учебного предмета, но работает с взаимосвязями и ограничениями знаний и умений, предлагаемых в контексте каждой из дисциплин.Главная задача метапредметного обучения — не передача знаний, а обучение универсальным, т. е. применимым к любым областям деятельности, способам получения и использования знаний, планированию деятельности, критической оценке полученного результата» [5].

Что обеспечивает акцент в деятельности «КБ-830» на метапредметность? Метапредметность обеспечивает формирование качеств инженера, инвариантных к объектам инженерной деятельности: инженерное мышление, инженерные знания, инженерные умения, инженерные навыки. Она применяется, как межпредметность при объяснении получаемых результатов в процессе деятельности при конкретной разработке. Кроме того, применение происходит индивидуально по результатам конкретного ребенка, с учетом степени его интереса при конкретной разработке.

Инженерная деятельность «КБ-830», основана на разработке своей или заданной, согласованной с ребенком, идеи. Разработка технического задания осуществляется с учетом индивидуальных возможностей ребенка, которые проявились на текущий момент, с возможностью корректировки задания в зависимости от текущих результатов, отношения этого ребенка к работе над проектом, дополнительных возможностей, открывшихся в процессе работы над решением поставленной задачи. Зачастую техническое задание на выполнение своей идеи составляет сам ребенок. За время работы «КБ-830» сформировались конкретные практики введения в инженерную деятельность: проведение научно-исследовательских работ, проведение опытно-конструкторских работ, разработка технического задания, самостоятельное приобретение знаний, умения понять непонятное в сжатые сроки, понимание сроков выполнения работ, изготовление макетов, опытных образцов.

Накопленный опыт работы позволил сформулировать следующие двенадцать принципов [8], которые позволяют охарактеризовать деятельность «КБ-830» как особой формы работы с детьми в направлении инженерной деятельности в рамках дополнительного образования в стенах школы.

1. В «КБ-830» инженерная деятельность осуществляется путем непосредственного участия ребенка в научно — исследовательской и опытно — конструкторской работе, в которых педагог не является учителем, заранее знающим, как решить поставленную задачу, а участником, работающем в условиях большой неопределенности знаний, необходимых для решения поставленной задачи. При этом задача может быть поставлена самим педагогом.
2. Темы НИОКР не ограничиваются знаниями педагога на момент формирования НИОКР.
3. Принимаются дети, независимо от успеваемости и других факторов, предположительно, по широко бытующему мнению, влияющих на профессиональную пригодность/непригодность.
4. В рамках одной НИОКР могут участвовать дети различного возраста и из различных классов.
5. Содержательная и феноменологическая составляющие инженерной деятельности должны сочетаться в разумной «пропорции».
6. С целью минимизации пропуска занятий, оптимизации времени, которое тратят дети, осуществляется одновременное онлайн и офлайн формат проведения занятий (формат смешанного обучения).
7. Для исключения монотонности при проведении занятий, поддержания работоспособности следует чередовать форму и содержание занятий (в том числе онлайн и офлайн).
8. Профориентационная работа через пробы разных форм и видов деятельности, тестирование разных увлечений ребенка (интересно/не интересно). Практически это осуществляется через одновременное выполнение нескольких заданий, либо выполнение одного задания, включающего несколько увлечений.
9. Разнообразие тематик для одного исполнителя (ребенка) при отсутствии ярко выраженных увлечений и интереса.
10. Многоэтапный путь самостоятельного приобретения знаний.
11. Цифровые технологии используются при поиске нормативной, научной, технической литературы, разработке устройств, консультации со специалистами, хранении информации, испытаниях.
12. Цифровые технологии позволяют повысить производительность труда, позволяя сократить время на выполнение рутинных, консультативных, других работ и уменьшить энергетические затраты исполнителей.

Предлагаемый в «КБ-830» путь самостоятельного приобретения знаний состоит из следующих этапов, каждый из которых может стать решающим (единственным) для понимания:

1 этап: «постановка задачи, которую нужно решить» — (приобретаемое знание нужно для решения конкретной практической задачи (не из школьного задачника). Это означает, что в структуре задачи (условие, вопрос, решение ответ), не меняя ответ — он задан, можно изменять условие, вопрос, решение. Это означает, что если разработчик не знает (не хватает знаний) как решить поставленную задачу, то меняя, например, только некоторые условия поставленной задачи (постановку задачи), можно найти, узнать, решить — получить правильный ответ.

2 этап: «постараться найти ребенку «свою задачу» — («своя задача» это когда ребенок понимает или думает, что понимает условие и вопрос, то есть проявляет интерес к задаче и начинает искать решение — на интересе. Задача педагога — сформулировать, поставить задачу таким образом, чтобы в процессе поиска решения задачи («своей задачи») ребенок естественным образом пытался самостоятельно разобраться в непонятном).

3 этап: «разобраться в каждом слове определения понятия» — (каждое понятие имеет определение. Определение понятия это текст, включающий слова, которые также могут быть понятиями, не поняв значение которых, зачастую, можно не понять исходное понятие).

4 этап: «рассмотреть понятие в историческом развитии» — (понятие одного и того же термина исторически может меняться в зависимости от применения, использования, влияния данного термина в тех или иных условиях, например, технического развития общества. Каждое такое изменение уточняет с разных сторон это понятие).

5 этап: «рассмотреть понятие с разных сторон» — (найти в книгах и (или) в интернете различные объяснения понятия различными авторами).

6 этап: «истинное знание можно передать как угодно, только не непосредственно» [11] — (найти в книгах и (или) в интернете различные использования рассматриваемого понятия при объяснении, казалось бы, не связанных с ним ситуаций).

7 этап: «лучше один раз увидеть» — (найти в книгах и (или) в интернете визуализированное объяснение понятия).

8 этап: «начать с конца» — (найти в книгах и (или) интернете варианты применения рассматриваемого понятия).

9 этап: «чудеса в решете» — (найти в книгах и (или) в интернете удивительные представления, применения рассматриваемого понятия) Этапы можно расставлять (применять) в последовательности наиболее удобной для понимания.

Замечено, что при дистанционном проведении занятия (педагог ведет занятия и помещения «КБ-830») ребенок более сконцентрирован на обсуждаемом предмете, более активен, чем при очном общении в классе. Мы выделяем следующие полезные эффекты от реализации проекта для участников образовательных отношений:

• расширение кругозора;
• желание и умение учиться для себя, а не для оценки;
• интерес к своему будущему, в том числе профессиональному;
• самостоятельность как личностное качество и как способность поставить цель и задачи своей деятельности, определить ее смысл;
• понимание поставленной задачи, умение обосновать ее теоретически и довести до практической результата;
• умение проанализировать свою деятельность, её этапы, удачные и неудачные решения после получения практического результата.

Практика инженерной деятельности в школе в рамках программ дополнительного образования показала возросший интерес детей к деятельности, основанной на разработке своей идеи, не обязательно связанной с применением готовых комплектующих в составе покупных конструкторских наборов с готовым описанием работы комплектующих и правил сборки изделий. Дети проявляют высокую заинтересованность к свободной деятельности по конструированию, что может быть успешно реализовано в рамках дополнительных общеразвивающих программ инженерного содержания. Стоит заметить, что становление инженерной деятельности в школе целесообразно начинать в младшем школьном возрасте в процессе дополнительного образования параллельно с базовым общим образованием.

Мы надеемся, что приведенные в данном тексте соображения смогут помочь педагогам внедрить определенные принципы в свою работу, возможно, даже вдохновить на развитие инженерного направления деятельности в своей школе или организации дополнительного образования.

Список литературы

1. Ахломов А.Г. Риски гонки за лидером. Рваные мысли вслух. «Учительская газета», № 46 от 13 ноября 2018 года
2. Бабаева Э.С. История неформального образования за рубежом // Гуманизация образования. — 2015. — № 2.
3. Запалацкая В.С. Прыжок через два технологических уклада? Возможен, если… Как преодолеть отставание в четыре поколения. Учительская газета«, № 01 от 1 января 2019 года
4. Золотарева А.В. Дополнительное образование детей в аспекте формальных и неформальных характеристик // Ярославский педагогический вестник. — 2015. — № 4. — С. 46–53
5. Зябкина Е.В., Кристинина Е.И. Метапредметное обучение как доминирующий фактор развития личности ребенка, сборник Инновационные педагогические технологии, X Международная конференция, Казань. Молодой ученый, 2020.
6. Иванова И.В. Неформальное образование инвестиции в человеческий капитал // Вестник Томского государственного университета. — 2015. — № 390.
7. Каблов Е.Н. Шестой технологический уклад. Журнал «Наука и жизнь № 4, 2010»
8. Крейндлин Л.Э., Инженерное дело в школе. Роль цифровых технологий. XXXI Международная конференция «Современные информационные технологии в образовании» г. Троицк, 2020 г. ,
9. Кульпединова М.Е. Неформальное образование в общественном объединении как фактор социального самоопределения детей и молодежи // Вестник Костромского государственного университета им. Н.А. Некрасова. Серия: Педагогика. Психология. Социальная работа. Ювенология. Социокинетика. — 2012 — Т. 18 — № 1. — Ч. 2. — С. 198–202.
10. Макарский А.М. , Самсонова Н.Е. Неформальное образование: современный контекст — ПРО дОд 01(29) 2019
11. Наумов Л. А. Гипотеза Дедала, «РИПОЛ Классик» 2018
12. Путин Из Послания Федеральному собранию РФ й марта 2018 года
13. Фелпс Э. Массовое процветание: Как низовые инновации стали источником рабочих мест, новых возможностей и изменений, 2015.
14. ФГОС [Метапредметные результаты обучения по ФГОС. Что это такое? — Внедрение ФГОС — Преподавание — Образование, воспитание и обучение — Сообщество взаимопомощи учителей Педсовет.su (pedsovet.su)]
15. Халамов В.Н. В 20 лет и без стартапа?!, Учительская газета. 4 декабря 2018 года.